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ミシンの電子化, コンピュータイヒ
研究展望 ・技術展望 歴 年 シン生産 出荷実績 (/LH国 統計) ン数 一 ロ ム 十 ︶ 朗産 家生 表1 ミ 工業 用 ミシ ン 生産 台 数 輸出台数 1975 2 807 728 554 633 400 547 1976 2 990 981 956 042 624 048 1977 2 968 371 865 404 振法 といった)の 指定業種 となっていて,そ の工業の高 和47年より機電法 といわれる 度化 力出まかられて きたが,]召 特定機械および電子工業振興法に切替わ り,こ の指定業 種 となったので,機 電の一体化 が進め られ ることになっ た。工業用 ミシンの今後の付加価値 を電子化 による高級 化において見出 して行 こ うとす る ものであ り,そ れまで 1 ま えが き ミシンが典型的機械 として考 えられて きたことか らす る ミシンは マシンの転化 した もので,典 型的機械商品 と と,電 子技術 を採 り入れるよ うにな ることは, ミシンの して,1790年 ThOmas Saintに よ り最初 の発 明 がな さ 伝統技術ないし個有技術か ら見て,大 変革新的な方向 で れ,1851年 ISaac Meri SIIlgerに よ り発売 されて以来 , ほ とん ど百数十年の間,主 として機構要素の積上 げによ あったといえる.筆 者は昭和45年にNCミ シンやプ レイ バ ッ ク式 自動縫 い ミシ ン,そ して縫製 ロボ ットによる って, ミシン機種 で約 5000と いわれ る商品群 を生 み 出 して きた。 この間我国は家庭用 ミシンにおいて昭和30年 無人縫製機な どを開発 したが,そ んな関係 で昭和47年に アメ リカの コンピ ュー タ制御技術の コンサルタン トであ 前半 よ り,工 業用 ミシンにおいて昭和40年後半 よ り,そ の生産高 で世界 1位 となった。因みに1975年∼1977年の る元 アメ リカ原子力委員会委員 Sanches氏とコンタク トす る機会があった。その折彼は ミシンをマ イクロ コン 我国の ミシン生産出荷実績 を表 1に 示す .こ の ミシンに ピュータによ り個別制御す ることを極力主張 し,各 種の 電気的要素が持 ち込まれたのは1890年頃で,ア メ リカに おいて誘導電動機 による駆動 (ライン シ ャフ ト駆動 ) が始まってか らであ り,1935年 頃よ り単独 モータ駆動 と 資料 をアメ リカよ り送 って寄 こして もらった こ とがあっ た 昭 和 48年 ニ ュー ヨー クの調査 会社で あ る Frost& SahVan社は マイクロ コンピュー タの急成長 を予測 した なって きた。家庭用 ミシン も足踏みか ら次第に小型 ミシ ン モータによる電動 ミシンに10年ほ ど前 か ら移行 して, 報告 を発表 した.10年 間に約100倍とい う急成長 を弾 き 出 してお り,こ の技術の進展 に注 目しないわけに行かな い驚 くべ き予測 であ ったが,そ の後 マ イク ロ コンピュ ー タの進展は,正 に FrOst&Sahvanの 予測通 りともい ミシン も家電製品に数 えられ るようになった.工 業用 ミ シンの分野 では15年ほ ど前か ら省力化 のため,部 分的に ソレノイ ド,空 圧 シ リンダ,電 磁弁な どが使用 され るよ うにな り, リレーを使 った制御回路 が もっぱ ら採用 され える急進撃 を見せている。昭和49年には東京重機工業 は ー ー 萱場 工業 とエ ッブ コントロ ル シ マ を共 同開発 し,翌 ー 虫ライプチッヒ メッセ に出品 し, ゴ ル ド メタル 年 の東ぢ ていた,工 業用 ミシンは特定機械工業振興法 (略して機 表 2 1975年 年 月 1975 国 6 別 ア メ リカ 社 名 Singer 4デ]∼1978年 3月 に発表 された ミシ ンの電 子化, コ ンピュー タ化 機 種 名 電子化内容 家庭用 ジグザグ ミシン A↓ hna 2.000 ヨンピュー タ化内容 ノ フ ハ ー ト 模様縫 い などの ROM 制御 ド リニ ヤ サ ー ボ モ ー タ 昏区摩 的 ミシン モ ー タ制 御 など 家庭用 ジグザグ ミシン 自動停針,ス ピー ド,止 マ イテイA 3 0 0 め縫 の電子制御 家庭用 ジグザグ ミシン 自動停針, ス ピー ド, 止 1976 3 日 本 )ッ カ ー 1976 4 日 本 ブラザ ー 1976 4 日 本 東芝機械 工業用 自動機 パ ター ン シーマ バ ター ンをP R O M に 書 き込 む パルス モータ駆動, ミ シン モ ー タ制御など 1976 9 アメ リカ Singer 工業用 ミシン CenturiOn 動作 を P R O M に させ る ミシン各部, ミシン モ ー タの制御 1976 9 ア メ リカ Unlon 工業 用 ミ Memory め縫の電子待」 御 コ ン タや,レ 12 日 本 東京重機 ｔ ン ｉ 1976 ヽ ン Ｓ Special 工業用 エ レク トロ モ ー タ 記憶 パ ター ンをP R O M に 書 き込む 自動糸切 リミシ ン用の ス トップ モータの電子 制御 P525 パ ルス モ ー タ嬌区動, ミ シ ン モ ー タ制御 ミシンの電子化,コ ンピュー タ化 を受賞 したが,エ レク トリック アイをセ ンサ とし,そ の情報 を電子頭脳が処理 してサ ーボ モ ー タを制御す る 中 自動縫 い装置であ り,電 子化,コ ンピュー タ化 の ライン S14 に乗 るものである。そして遂に昭和50年に至 って, ミシ ンの コンピュー タ化時代 が訪れ ることにな る。1975年4 S15 ﹁ ノ ︲ Ｄ﹄ 里 ;璃 渋 月 よ り1978年3月 までの期間に発表 された,電 子 ミシン およびコンピュータ ミ シンは表 2に 示 され るとお りで ある。以下 これについて説明 してい こ う. Sll ｀Z D l l 2.電 子 ミシ ンに つ い て ノ 樟 垢 電子 ミシンと名付 け られ たのは,家 庭用 ジグザ グ ミ シンに属す る ミシンである。家庭用 ミシンは足踏み ミシ ンか ら場所 を取 らないポー タブル電動 ミシンヘ と変 って きたが, ミシン頭部 も付加価値 を高めるため,直 線本縫 い ミシンか らジグザグ ミシンに移行 し,そ して カムに 図 2 自 動停針回路例 (実開 昭50-46356) メ リカで発表 された。 自動模様縫 いにカムを使わず,模 様のパ ター ンをメモ リに入れてお き,こ れをメモ リか ら よる自動 ジグザグ ミシンヘ とモデル チ ェンジが行 われ て きた。そして電子 ミシンとなるわけである。一 口に電 取出 して制御す るレベルの ものである。それでは模様 を どのよ うにデジタル コー ド化 して メモ リに入れ るのか 子 ミシンといって も,電 子化にはい くつかの レベルがあ について解説 してみ よ う。いずれにして もまずパ ター ン る。 日本の電子 ミシンは76年に発表 されたが,電 子化の 内容は,サ イ リスタや トライア ックによる ミシン モ ー を定義す るために座標系を考 えることにな る。 ジグザグ タの電子速度制御 を基本 とす る もので,例 えば次のよう ミシン むは直角座標系 によるのが解 りやす い。針振 り をX方 向 とし,布 送 りの方向をY方 向 とす ると,ジ グザ に制御 を行 うものである。 ① プ ッシュ ボタンによる3段 速度切替 え ② 始 動 レバ ーによるゆっ くリスター ト グ ミシンではX一 Yは 直角座標 とな る.針 振 り方向 で は針振 りの中心位置を定点 として,そ の左右方向に目盛 りし,送 りでは現在位置を定点 とし,次 にこれに対 して ③ 突 然回転 を防止す る安全回路 ④ 針 上 位置停止装置 どれだけ送 るかを決めるよ うにす る。すなわ ちX方 向は ⑤ 止 め縫い装置 上記は ミシンの使 いやす さを意図す る ものであるが, 自動模様縫 いについては 9種 の カ ムが内蔵 されていて, 絶対値方式 で数値化 し,Y方 向は増 分方 式 で数値化 す る.勧 ngerで はこのよ うな規約 に基 づ き,X方 向,Y 方向の位置を 1針 ずつ 2進 法によ り5ビ ッ トで コー ド化 このカムを選択 して機械的に行 う。このよ うな電子制御 しているのである。 これを図で示す と,図 3の ようにな 回路のブ ロ ック図を図 1に 示す 。また 自動停針の別回路 15 を図 2に 示す 。 X 針 振 り (位置 座標) Y 送 り ( 増分 ) 4 1 0 0 10101 3 10010 10100 2 10001 10011 ￨ 10000 10010 0 10001 3.家 庭 用 コ ン ピ ュ ー タ ジグ ザグ ミシ ン 日本の電子 ミシンの発表に先立つ こと約 1年 の75年6 月に SInger社よリマ イクロ コンピ ュー タ ミ シンがア ■X 0 1 1 0 10000 0 0 1 1 0 1 01100 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 00000 -3 -2 -1 -Y sW3 0 1 2 +Y 3 5ビ ッ トによ る コ ー ド化 ( 特開 昭 5 0 - 3 7 5 5 4 ) 図 1 自 動停針 および速度制御回路 ブロ ック図 ( 特開 昭 5 0 - 1 5 2 8 5 5 ) P528 1 0 研究展望 ・技術展望 114 る。 この場合 なぜ 5ビ ッ トとしたか につ いて説 明す る は出 るか,入 るかの 2つ の位置 をとる。 2ビ ッ トでは別 々に 2個 のソ レノイ ドにつ な ぐと,図 4の NQ lとNo 2の →、 と,2進 法では 1ビ ッ トで 0と 1の 2つ の状態 が とれ , 例 えば これを電磁石 (ソレノイ ド)に つなげば,可 動子 図 6 リ エ ヤ モ ー タ構造 (特開 昭 50-101161) ROM 3 ビ ッ トー 手 動 制御 器 3ビ ット ー (5ビ ッ ト → 5ビ ッ ト 25=32位 置) 図4 ソレノイ ドにつ いて,A,B,C,Dの 4つ の位置 を規 定で きる。更に図 4に 示す ように 3ビ ッ トで, 3個 のソ レノイ ドにつ な ぐと, 8つ の位置が とれ,そ して 5ビ ッ 針振 り トで,同 様 5個 のソ レノイ ドにつ なげば, 25=32の 位 置 を とるこ とがで きる。今針振 りの 中心 を 0点 とす る 図 7 リ ニヤ モー タ制御ブロ ック図 と,こ の中心の振 り分けで,そ れぞれ15の位置を規定で きるわけで, 5ビ ッ トによるデ ジタル コー ド化 で,こ ボ モー タによって,針 振 り機構 や,送 り機構 をそれぞ れ駆動 している.サ ーボ モ ー タを駆動す るには,図 7 のよ うに針振 りの量を決めるこ とがで きる.こ れを模様 によって 1針 ずつ ,針 振 りと送 りとについて コー ド化 し に示す ようにデ ジタル情報 を直流アナログ電圧に変換す るため, 財 A変 換器 を通す ことにな る。そ してサ ーボ て メモ リに書込んでお き,図 5の よ うに メモ リの内容 を モータの直線可動片 (リニ ヤ ア クチ ュエ ー タ)に ポ テンシ ョメータ (図7で POTと して示 される)を 連絡 針振 り駆動機 構 ( ハ ー ド) ド用 →︱︱︱ イ ブ ー上≡ ウイ A し, POTの 出力電圧 を帰還 させて,ク ローズ ド ル ー プ回路 とす るのである。 これ らの回路 は LSI化 され, 基板上 に コンパ ク トにまとめ られ る。全体 の機能 の関係 を見 るため,図 8に 全体 ブロック図を示す 。 さて マイク B ノレノイド 5組 パワートランジスタ 5組 , / 制 御 回 路 ( ソフ ト) 送 り調節 装置 ( ハ ー ド) ンジスタに与 え,ソ レノイ ドの コイルに通電す ると, 5 ビ ッ トに応 じる 5個 のソレノイ ドによ る位置決 め機構 ー ポ タ ンホ ル スイ ッチ 図 5 針 振 り駆動および送 り調節装置 (特開 昭49-127757) つ 1針 ず 呼出し,ゲ ー トを通 して,信 号 をパ ワー ト ラ (一種の リンク加算機構 として知 られ る もの)は リンク によ り,針 振 り機構 と,送 り機構 を駆動 す るこ とにな る.以 上は 1針 当 りの X,Yの 位置を 5ビ ッ トで コー ド 化す る内容であった。 この よ うなデ ジタル コー ド化情 報 をマイクロ コ ンピュータの ROM(Read Ctty Mem‐ ory)に 書込むのである。実際の マイクロ コンピ ュー タ ジグザグ ミ シンでは, 図 6に 示す ような リエヤ サ ー P527 ① 発光 ダ イ オ ー ド基 板 模様撰択部 図 8 S i n g e r 2 0 0 0 マイクロ コンピュー タ グザ グ ミシ ン全体 ブロ ック図 ミシ ンの電子化,コ ンピュー タ化 ロ コンピュータ ジグザ グ ミシンの設計 に当 っての条 件選択のポイン トは下記 のよ うになろ う。すなわ ち ① 模 様発生方式の選択 前述 したよ うなマ イクロ コンピ ュー タ制御方式 が工 業所有権 に よ り採用 で きな ければ ,カ セ ッ ト式 とした り,カ ー ド式 とした りして,標 様を記憶 させてお き,こ れを呼 出す こ とによ り,模 様 を発生 させ ること￨と な る. ② ア クチ ュエ ータ メモ リの情報 によ り動作す るアクチ ュエ ー タ として, ソ レノ イ ド式 と リニ ヤ サ ーボモ ー タの説 明 を したが , その他パル ス モータや回転型サーボ モータが挙 げ られ る.特 にアクチ ュエー タは マ イコン部分に比 べて,コ ス 図 9 門 止 め ミシ ンの X 一 Y 位 置決 め機構 ( カム駆動) ト面 で高価 とな り,ア ンバ ランスを生 じているので,重 要なポイン トである。 この よ うな ミシン設計 において, 低慣性 ,高 出力,ハ イ レ スポ ンスで低 コス トの アクチ ュエータが死命 を制す るほ どの要素 となっている。現状 はこの点がネックとなっている. 布押 さえ ③ 表 示装置 模様 を表示す る方式について も,下 記の い くつかの方 式があ り,選 択 を迫 られ る。 a,印 刷表示 とランプ表示兼用 b.模 様 自体の発光 :透 光 または投影 C.指 針または光源移動 Y ④ 選 択装置 模様 を選択す るための装置 として ,キ ー エ ンコー ダ 式や,ス イ ッチ切替式な どが考 えられ る. 以上家庭用 マイク ロ コ ンピュー タ ジグザ グ ミシン に関す る説明を終 え,次 に工業用 ミシンの電子化 ,コ ン ピュータ化 について述べ ることとす る. X 図10 メ モ リ ステ ッチャの位置決め機構 (特開 昭51-44059) 4 . メ モ リ ス テ ッチ ャ 1976年 9月 の Bobbin shOwに ア メ リカの Union Special社 はメモ リ ステ ッチ ャをデ ビュさせた。パ ター ン情報 をマイ ク ロ コ ンピュー タの PROM(Progamm、 った極座標系の もので,ワ イヤを介 して,X方 向,Y方 向それぞれ 2個 のパルス モ ー タによ り駆動 され る。 メ aЫc Read Only MemOryの略で,記 憶 させ た内容 を書 き替 えることので きる ROM)に 書 込 んで お き, 自 動 パ ター ン縫 いす る ミシンである.従 来 よ り自動 パ ター ン 縫 い ミシンとしては間止め ミシン (LKミ シン)が 使 わ αUに モ リ ステ ッチ ャの マイクロ コンピュー タの PROMゃ よる制御 ブ ロ ック図 を図11に示す が, PROM か らデジタル情報 を読み出 し,パ ルス モ ー タに伝達 し 駆動す る仕組 みは, NCの コンセ プ トと同様 である. れてい る。円止め ミシンでは 1針 ず つ の パ タ ー ン情報 は,図 9に 示す ようにX方 向およびY方 向について,カ ム両側面の藩に盛込まれ,カ ムによって,機 構的に位置 速度制御 が決め られ ,自 動 パ ター ン縫 いが行われ る もの であ る が,カ ム とぃ ぅハ ー ドな部分 を,ソ フ トなデジタル情報 停止制 御 によ り制御す るよ うに したのが,メ モ リ ス テ ッチ ャで ある。 この ミシンはマイクロ コンピュー タをベ ー ス と し,メ モ リに PROMを 用 いた NCミ シンであ り,X 一 Yの 位置決め機構は ,図 10に示す構造の低慣性 をね ら P520 布押 さえ 帝」 御 パルス モータ 駆動回路 踏板スター ト 指令等 各種入 力 図1 1 X 方向 Y方 向 パルスモータ パ ルスモータ メモ リ ステ ッチ ャの制御 ブロ ック図 と回路 研究展望 ・技術展望 116 7.ミ 5 , セ ル フ プ ログ ラ ミング ミシン 1976年 9月 の BObbh Showに シ ン モ ー タの 電 子 化 1976年12月に,東 京重機 は 自動停針装置付 クラッチ モ ー タに つ いて ,そ の制 御 を電 子 化 した モ ー タ を Electro Motorと して発表 した.図 12に示 される もので, SInger社よ り今後 の ミシンとして発表 された工業用 ミシンは 後nturionと呼 ばれ る。 この ミシンは縫製作業における ミシン操作手順 をマイクロ コンピュータの メモ リに記憶 させ ることの で きるものであ り,別 にプログラムのための機器 を要せ ず,そ の ミシンによリプ ログラムし,記 憶 させ ることが で きるので,セ ルフ プ ログラ ミング ミシンといえるも のである。今 プログラムしようとす る作業について,メ モ リのエ リアを指定す るため,ロ ッ ト番号 と,サ イズ番 ー イ 号 をキー インす る。次に止め縫 いの針数な どをキ ンしてお く。そして実際に品物 を縫 うと,縫 い始めの ミ シンのスピー ド,途 中で停止 した り,高 速で縫 った りな 図12 エ レク トロ モー タ どが作業 とともに記憶 され る。 この記憶 を呼出 して作業 を行 うと,記 憶 させた作業 が再現 され るので,ペ テラン モー タ下部 に電子制御部分 を収容す る制御箱 を取付 けて ー いる。自動停針装置や自動糸切 り装置に対す るシ ケン ス制御 を電子化 し,更 に電磁 クラ ッチ ブレーキを電子 制御 して低速か ら高速,高 速か ら低速へ の変速 をなめ ら か としている.エ レク トロ モ ー タは この原稿執筆時点 作業者 によって記憶 を行 い,未 熟練作業者 で再現 させれ ー ば,未 熟練者で もベテラン作業者のペ スで作業可能 と い うことにな り,し か も作業者 は布 をハ ン ドリングす る だけで, ミシン操作 は 自動 とな るか ら,習 熟 も早ま り, 作業者 の訓練期間短縮や疲労軽減 に も役 立 つ 。 Snger ー 社 では ミシンに コンピュ タを組込む ことによ り,新 し い可能性 を生 む ことがで きるとしてお り,マ イク ロ コ で,マ イクロ コンピュー タ制御 の MiCOm Motorに 進 ー 化 している.間 もな く ミシンの操縦は マ イ コン モ タ が記憶 してやって くれ るようにな るのではないか とす ら ンピュー タによるシステ ムでは,他 の システ ムの よ うに ー 複雑な再設計 を行 うことな く,最 初 の ハ ド ウェア関 係 が適 切で あれば,簡 単 に新 しい特徴 を組入れること がで きると考 えている.将 来 は総合的管理 システ ムの端 感 じる。 この部分 では進展の可能性は大 きいので,今 後 ー 末 として ,こ のよ うな コンピュ タ化 ミシンが活躍す る 工業用 ミシン業界は石油 シ ョックに端を発す る世界不 況 と国内繊維不況 の中で1975年呻吟 していたわけである が,1976年 には一転 してその生産台数 も史上最高 を記録 す る活況下 にあった,技 術面 では この年,我 国の ミシン が期 待 され る. 8 . あ とが き ことに もなろ うか. 6.パ ターン シ ーマ 発表 1976年4月 我国 で東芝機械 が Pattern Seamerを ー ン情 マシンで タ コンセプ あ ト り,パ したが, NCの の電子化が家庭用,工 業用 で相次 いだのである。 しか し 1977年か ら再 び冷 え込んで,遂 に今 日の円高 シ ョック 報 は PROMに よるメモ リ カセ ッ トとなってい るので, ー 紙 テープは使 わない。 メモ リカ セ ッ トにパ タ ンおよ 下 の最大危局 を迎 えている.安 定成長へ の軟着陸のむず か しさを痛感 させ られ る ことであ るが, ミ シンの電 子 化,コ ンピュータ化の方向は安定成長下 に も付加価値 を び ミシンの動作 を記憶 させ る装置 として , PrOgrammcr ー が用意 されて いる.位 置決 め機構 としての X一 Yテ ブ ルは直角座標系 であ り, 2個 のパルス モー タによ り駆 動 され る。送 りは 1針 ずつ 間欠送 りが行 われ る。制御 で は コ ン ピ ュ ー タ的 機 能 を盛 込 み, M t r O r l m a g e や G r a d i n g S O fも tた をしている. 生 む方向である。通産省では機械工業の振興 について, 機電法 が期限 に来 たため,機 情法 を制定 し,機 械工業の 情報化 による高度化 が今後指 向 され る。 ミシンの電子 化,コ ンピュー タ化は溶 々たる流れ となろ うとしている のである. 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